纯铜及铜合金由于极好的导电、导热、耐腐蚀性及韧性等特点，被广泛应用于电力、散热、管道、装饰等领域，有的铜合金材料因具有良好的导电、导热性和较高强度，被广泛应用于制造电子、航空、航天发动机燃烧室部件。但是随着应用端对于复杂结构零部件的需求增多，传统加工工艺已逐渐无法满足全部需求。
金属3D打印技术能够制造复杂的功能集成零部件，这一优势在铜金属制造领域也同样能够得到体现，比如说在铜电感线圈制造领域，金属3D打印技术就可以用于替代传统制造工艺，直接制造复杂电感线圈, 避免对于组装的需求和因焊接带来的不足。关于铜的3D打印技术呈现出越来越经济多样的发展态势，根据3D科学谷之前介绍过Markforged推出了其金属X打印机适用的最新材料-铜，本期3D科学谷与谷友进一步来了解Markforged解决方案的几大特点。
经济便利的铜3D打印。来源：Markforged
更轻松更快捷
Markforged推出了其金属X打印机适用的铜打印解决方案使得3D打印纯铜变得非常简单，借助Markforged Metal X系统，用户可以轻松制造具有高导电率和导热率的复杂零件，而这些零件以前是昂贵、费时或无法制造的。
根据3D科学谷的市场观察，Markforged铜材料含大于99.8％的纯铜，具有出色的导热性和导电性以及高延展性。可在需要导热或导电的地方使用Markforged铜，替代传统制造工艺太昂贵或无法实现复杂形状的挑战。
经济便利的铜3D打印。来源：Markforged
Markforged推出的铜材料带来的打印的便利性如下：
一个平台
使用Markforged铜材料进行3D打印与其他材料打印是一样的过程，在Metal X系统上使用现有的硬件和软件系统进行打印工作。在基于云的切片软件Eiger的材料下拉菜单中选择“铜”，然后立即开始打印，目前在Metal X上切换材料大约需要10分钟。
易于打印
Metal X利用熔丝制造（FFF）技术，使得3D打印铜变得简单。铜金属粉末与粘结剂混合加工成长丝，3D打印完成后，用户清洗零件脱蜡，然后将零件装入熔炉中，熔炉去除残留的粘结剂，然后将粉末烧结成最终的全金属零件。
经济便利的铜3D打印。来源：Markforged
应用领域
从散热器到定制的焊柄，Markforged的用户现在可以重新发明制造铜组件的方式。用户甚至正在尝试使用具有复杂内部冷却通道的打印部件。消除铜焊或焊接组件，以降低成本，提高一致性并消除制造中的薄弱环节。
3D科学谷Review
由于铜的导热性和反射性极佳，这使得铜金属在3D打印机内部难以操作。虽然当前选择性激光熔化（SLM）3D打印技术可以用于制造铜金属粉末材料。但是铜金属在激光熔化的过程中，吸收率低，激光难以持续熔化铜金属粉末，从而导致成形效率低，冶金质量难以控制等问题。此外，铜的高延展性给去除多余粉末这样的后处理工作增加了难度。
之前，Fraunhofer ILT推出了绿色激光器解决方案，与1μm波长的波长相比更短，波长在515nm。这意味着更少的激光功率输出，此外，激光束可以更精确地聚焦，使其能够使用新的SLM工艺制造更加精细的部件。
不过Markforged公司的铜3D打印工艺与Fraunhofer ILT推出了绿色激光器解决方案并不相同，与粉末床选区激光熔化金属3D打印工艺相区别，Markforged使用的是挤出式的3D打印技术，通过解决以前无法解决的挑战，来降低汽车生产制造成本，同时提高电动汽车电机的效率。
根据3D科学谷的市场观察，在电动汽车方面，铜的3D打印也具有一定的应用潜力。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。电力驱动子系统由电控单元、控制器、电动机、机械传动装置和驱动车轮组成。主能源子系统由主能源、能量管理系统和充电系统构成。辅助控制子系统具有动力转向、温度控制和辅助动力供给等功能。
更多关于铜的3D打印应用与发展，敬请关注3D科学谷发布的《铜金属3D打印白皮书》
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